FORMAS DE REPRESENTAR MOLÉCULAS ORGÁNICAS.

En la química del carbono, es fácil encontrar diversos compuestos diferentes con la misma fórmula molecular. Para diferenciarlos, debemos saber la ordenación espacial, como veríamos el compuesto de forma tridimensional para ver en que se diferencian... Por eso, para que no existan dificultades a la hora de referirnos a uno o tal compuesto, existen diferentes diferentes formas de representación, algunas con más complejidad que otras. Veamos los tipos de representación.

1º FÓRMULA EMPÍRICA: Es la forma más sencilla de representar un compuesto. En algunos casos coincide con la fórmula molecular. Por tanto, da menos información que esta última. NO SE INDICA EL NÚMERO DE ÁTOMOS.

2º FÓRMULA MOLECULAR: Es una forma de representación del compuesto que nos ofrece más información que la fórmula empírica. En esta, SÍ SE INDICA EL NÚMERO DE ÁTOMOS de cada elemento.


* Otros tipos de representación.

REPRESENTACIÓN GEOMÉTRICA.
Es el intento de representar en un plano (en la hoja de la libreta o la pantalla del ordenador) una molécula de forma tridimensional.

AMONIACO

La línea de puntos indica  que el enlace se proyecta hacia detrás del papel, la linea más gruesa indica que el enlace se proyecta hacia el lector y, por último, la linea de grosor normal, indica que se encuentra en el mismo plano del papel.

FÓRMULAS DESARROLLADAS.
Son una proyección  de los átomos sobre el papel.

FÓRMULAS SEMIDESARROLLADAS.
Son las más utilizadas, únicamente muestran los enlaces C-C.

RIQUEZA.

Galena

Alguna de las sustancias con las que experimentamos, es fácil que no sean sustancias puras, sino que contienen impurezas. Por eso, para trabajar, necesitamos de un dato indispensable que nos indicará la cantidad de impurezas y de sustancia original que contiene, estamos hablando de la riqueza.

Así, por ejemplo,  si nos dicen que tenemos una muestra de Galena, la riqueza de sulfuro de plomo (II) será del 70%, hemos de considerar que de cada 100 gr del mineral, 70 gr serán de sulfuro de plomo (II) puro. Si por ejemplo tenemos 200 gr, sacaríamos la cantidad con una simple regla de 3:

RENDIMIENTO DE UNA REACCIÓN.

En general, cuando se lleva a cabo una reacción química, el producto final es menor al que se ha calculado de forma teórica. Por tanto se llama rendimiento, a la relación (a la división) entre la masa obtenida y la masa calculada y, el resultado multiplicado por 100.

Veamos un ejemplo sencillo:

¿Cuántos gramos de cobre se necesitan para obtener 100 gramos de sulfato de cobre si el rendimiento de la reacción es del 65 %?

Cu + 2 H2SO4 ----------------- CuSO4 + SO2 + 2 H2O

Por cada 63,5 g de cobre se obtienen 159,5 g de sulfato de cobre. Si se tiene en cuenta el rendimiento:

Cantidad obtenida =  159,5 g x 0,65 = 103.7 g  (a partir de 63,5 g de cobre) *

*Aquí aplicamos el rendimiento y por tanto, si 159,5 era el valor ideal o teórico y nos da el rendimiento (0,65), podemos sacar el rendimiento real.

Antes de ver otros ejercicio es ideal que echéis un vistazo al Reactivo limitante.

ISOMEROS ESTRUCTURAL Y ESPACIAL.

Isoméricos quiere decir literalmente "la misma composición química"... pero esto, ¿en qué se traduce en química? Pues bien, dos son compuestos isoméricos cuando, teniendo propiedades físicas y químicas diferentes, tienen la misma fórmula molecular.

Y ¿cómo puede ser que, teniendo estructura química similar, tenga diferentes propiedades?...  Sencillamente porque su estructura espacial es diferente. O dicho de otra manera, sus átomos se distribuyen de manera diferente. Veamos un ejemplo

Como vemos, el butano y el 2 metil propano o isobutano, tienen la misma fórmula, el mismo número de átomos de carbono y de hidrógeno. No obstante, su configuración es diferente, por tanto, sus propiedades también cambiarán.

Los compuestos isoméricos podemos clasificarlos en: Estructurales, donde encontramos isomeros de cadena, de posición, de función; Espaciales o estereoisómeros, donde encontramos isomeros geométricos y ópticos.

Isomeria plana o estructural. Se distinguen los isómeros planos mediante la fórmula estructural.

De cadena: con mismo grupo funcional  pero cadena diferente.

De posición: con mismo grupo funcional y con cadena similar pero en diferente posición.

De función: estos presentan diferente grupo funcional.

Espaciales o estereoisómeros: Son compuestos con igual fórmula molecular y estructura pero cuyos átomos se difieren en su orientación.

Geométricos: Cuando existe un doble enlace. El doble enlace no permite el giro de la molécula.

Ópticos: con algún átomo de carbono asimétrico o quiral. Esto quiere decir que no se puede superponer con su imagen especular

CÁLCULO DE TRANSACCIÓN DE NIVELES ENERGÉTICOS.

Como ya vimos en el modelo atómico de Bohr y como luego mejoró Plank, los electrones giran alrededor de un núcleo. La distancia o el radio de giro corresponde a una energía específica y, por ejemplo, las órbitas más cercanas al núcleo necesitas menos energía para girar que aquellos electrones que giran en órbitas más alejadas del núcleo. De esto podemos sugerir que si un electrón se encuentra en capas exteriores, al pasar a un nivel más cercano donde no necesita tanta energía, la desprende y se deshace de ella. Pero también sucede al contrario, un electrón para pasar a capas superiores necesitará energía, por tanto la absorberá.... en la imagen de abajo se entiende claramente:

Pues bien. Entonces, para saber la energía que necesita o que desprende un electrón para bajar o subir de nivel, simplemente necesitaríamos saber la energía del nivel de origen y de destino y calcular la diferencia con una simple resta: Enx-Eny

El problema es saber cuánta energía hay en cada nivel. Pues bien, según la frecuencia, las veces que gira el electrón, multiplicando por una constante, nos es fácil averiguar la energía necesaria para la transición de nivel, aunque este dato pueden dárnoslo en el enunciado. Como se ve en la imagen superior derecha, vemos que la frecuencia, las vibraciones son más numerosas en los niveles alejados que en el primer y segundo nivel. A mayor energía, mayor vibración y mayor frecuencia. Por tanto la frecuencia aumentará a medida que nos alejemos del núcleo.

Veamos:

La fórmula de la energía en cada nivel es: E = Hf

E= energía en J

H (la constante de Planck): 6.63 x 10^-34 Js

f= frecuencia  s^-1

RECUERDA:

Puede que en nuestros ejercicios no solo nos pidan la energía, también pueden preguntarnos la frecuencia o la longitud de onda: Veamos qué es.

La longitud de onda es pues λ = c / f. 

 donde "λ" es la longitud de onda, "c" es la velocidad de la luz (300.000 km/s), y "f" es la frecuencia que probablemente hayamos calculado anteriormente o nos la darán en el enunciado.

Muchas veces nos piden los resultados en eV . Ten en cuenta que 1 eV = 1.602176487⋅10-19 J . Por tanto si el resultado lo tenemos en Julios, tendremos que dividir por 1.602176487⋅10-19.

AMINAS Y AMIDAS.

Se llama compuesto nitrogenado a aquel compuesto que contiene Nitrógeno en su composición molecular... podemos encontrar las Aminas o las Amidas.

Las aminas podemos considerarlas derivados del amoníaco (NH3). Al tener 3 de hidrógeno, pueden tener 3 radicales, y dependiendo del número de hidrógenos sustituidos, tendremos amina primaria, secundaria y terciaria.

Recordemos que las propiedades físicas de las aminas son:
Aumentan la masa molecular.
Solubles en agua.
Olor fuerte en general.
Se utiliza generalmente para colorantes y detergentes
*Una excepción a estas propiedades es la anilina.

Se nombran anteponiendo a la terminación -amina los radicales en orden alfabético:

Ej: metilamina, etilmetilamina, etc...


Las amidas son derivados de los ácidos carboxílicos sustituyendo el grupo hidróxilo (-OH) por un NH2 amina. Me explico, el ácido carboxílico es COOH, entonces cogemos OH y se sustituye por un NH2 (NH2, NHR´,NR´R) como se observa en la imagen inferior.

Recordemos que las propiedades físicas son:

Sólidos y cristalinos a temperatura ambiente, excepto la metanamida.

Puntos de funsión más altos que los ácidos de los que deriva.

Se nombran colocando la terminación -amida al nombre del ácido del cual deriva.

Ej: etanoamida, propanoamida, etc...

HIDROCARBUROS CÍCLICOS Y ACÍCLICOS.

Los hidrocarburos se clasifican en dos grupos:

Por una parte los acíclicos. Los que no forman un ciclo, los que no presentan una cadena cerrada. Tienen una cadena abierta ya sea esta en forma lineal o en forma arborescente (se diversifica en varias ramas)

Por otra parte los cíclicos. Son aquellos hidrocarburos que forman una cadena cerrada.  Complementan el ciclo. Estos pueden ser saturados o insaturados*.

Dentro de los cíclicos encontramos los alicíclicos (con sus cicloalcanos y sus cicloalquenos) y también los aromáticos (ya sean monocíclicos o policíclicos)

Las propiedades físicas de los hidrocarburos cíclicos son muy parecidas a las de los hidrocarburos  de cadena abierta correspondiente, pro la diferencia se encuentra en que el punto de ebullición y la densidad son más elevadas.

*Recordemos que los compuestos saturados son aquellos  que únicamente tienen enlaces simples y en cambio, los insaturados son aquellos que presentan algún enlace doble o triple.